La formule « zéro artificialisation nette », qui résonne comme un slogan depuis quelques années dans les documents de planification de l’aménagement – schémas régionaux d’aménagement, de développement durable et d’égalité des territoires (SRADDET) et schémas de cohérence territoriale (SCoT) – pose la question des définitions : « Qu’est-ce qu’artificialiser veut dire ? » Avec ses bases de données, la géographie numérique requiert un très haut niveau de formalisme ; elle devrait donc aider à y répondre. Depuis 1990, la base de données européenne Corine Land Cover (CLC), issue de la photo-interprétation d’images satellites, dispose au premier niveau de sa nomenclature d’une catégorie « territoires artificialisés » qu’elle distingue des « territoires agricoles », « forêts et milieux semi-naturels », « zones humides » et « surface en eau ». Dans le guide technique CLC publié en 1993 (Heymann et al., 1993), les territoires artificialisés sont décomposés en onze types précisément décrits. Le « tissu urbain discontinu » est ainsi constitué d’« espaces structurés par les bâtiments. Les bâtiments, la voirie et les surfaces artificiellement recouvertes coexistent avec des surfaces végétalisées et du sol nu, qui occupent de manière discontinue des surfaces non négligeables ». Reprendre les onze définitions et en faire la synthèse devraient offrir une définition des territoires artificialisés, exercice auquel nous ne nous prêtons pas. Nous observons plutôt que les espaces artificialisés sont des structures complexes et que l’enveloppe artificialisée peut contenir du végétal et du minéral non artificiel. Dans quelle proportion ? Comment décider, en lisière d’espace bâti, de la limite entre dépendances vertes et espaces naturels ? Où placer le trait ? À quel moment décider qu’un espace non bâti à l’intérieur de l’agglomération n’est plus artificialisé ? Des travaux précédents nous ont permis de montrer que cela dépendait très largement de la résolution spatiale des bases de données (Bousquet et al., 2013).
Des bases de données existent donc ; elles offrent un cadre définitionnel à défaut d’être directement utilisables dans les procédures d’aménagement. Lorsqu’elles manquent de précision spatiale, comme c’est le cas de CLC, les possibilités de modélisation offertes par les systèmes d’information géographique (SIG) devraient offrir une alternative. Ainsi, la BD Topo de l’Institut national de l’information géographique et forestière (IGN), description vectorielle des éléments du paysage, est sans doute la base dont la régularité de couverture nationale et le haut niveau de résolution spatiale permettent de produire une couche nationale d’espaces artificialisés à partir des définitions de CLC. Par modélisation, la délimitation des espaces structurés par les bâtiments et la voirie est un exercice simple, à moins que les pouvoirs publics ne créent des bases de données d’occupation du sol qui reprennent les définitions de CLC mais en améliorent la résolution spatiale. C’est ce qu’a fait la Région Nouvelle-Aquitaine en produisant son propre référentiel d’occupation du sol à grande échelle dont quatre millésimes ont déjà été produits par photo-interprétation d’images aériennes et spatiales : 2000, 2009, 2015 et 2020. La Région Nouvelle Aquitaine offre ainsi un beau laboratoire de la mesure du phénomène. Adossée au protocole et à la nomenclature de CLC, la base néo-aquitaine précise considérablement les délimitations et compte un niveau hiérarchique de définition en plus : les plus petits polygones mesurent 1 000 m² ; ils sont 250 fois plus précis que les plus petits polygones de la base mère ; 33 types artificialisés différents sont définis au quatrième niveau de nomenclature.
La modélisation SIG produit-elle des résultats comparables à la photo-interprétation ? Dans cette contribution, nous montrons que si l’on peut s’accorder sur une définition, le choix d’une base de données ou d’une autre, d’une procédure de traitement ou d’une autre, change significativement la déclinaison spatiale de l’artificialisation.
Un dernier élément intervient dans notre exercice : la population. Il semble en effet logique que la région parisienne soit plus artificialisée que le plateau de Millevaches. La question de l’artificialisation nette ne suggère-t-elle pas de calculer un taux d’artificialisation selon le nombre de mètres carrés artificialisés par habitant ?
Cette série de questions structure notre réflexion. En Aquitaine, le bassin d’Arcachon, qui réunit de multiples enjeux contradictoires de développement et de la conservation de la nature, nous sert de terrain d’expérience. Le syndicat du SCoT du bassin d’Arcachon (Sybarval) a choisi de répondre aux attendus de la loi en mobilisant le référentiel néo-aquitain d’occupation des sols. Nous présentons dans cette contribution un exercice comparatif critique de bases données spatiales et de méthodes SIG sur la seule commune du Teich.
Déterminer les possibilités d’artificialisation pour répondre à la loi Climat et résilience de 2021
Les collectivités locales sont tenues de répondre aux objectifs de réduction de l’artificialisation fixés par la loi Climat et résilience du 22 août 2021 : entre 2021 et 2031, elles doivent réduire de moitié la consommation d’espace naturels, agricoles et forestiers (ENAF) réalisée entre 2011 et 2021 (article 191). La cartographie des espaces artificialisés est donc nécessaire. Nous en proposons deux versions, la première depuis la base d’occupation du sol néo-aquitaine, la seconde depuis la BD Topo.
Avec la base d’occupation du sol locale
Figure 1. Territoires artificialisés au Teich en 2020, d’après le référentiel néo-aquitain d’occupation du sol. Zooms sur deux zones
La base d’occupation du sol néo-aquitaine possède un millésime 2010 ; il est donc possible de mesurer la dynamique d’artificialisation entre 2010 et 2020. Déjà, avant la loi Climat et résilience, les acteurs du SCoT du bassin d’Arcachon ont décidé de considérer ce référentiel pour la détermination des espaces artificialisés. La carte du Teich présentée ci-dessus (figure 1) doit permettre de rentrer dans les objectifs du SRADDET et dans ceux de la loi, désormais. Pourtant, un zoom au nord de la commune sur le delta du fleuve côtier Leyre, pose question. Plusieurs dizaines d’hectares qui ne sont ni structurés par des bâtiments ni par des routes sont classés comme espaces artificialisés. Nous sommes en partie dans le domaine endigué du delta de la Leyre, qui est par ailleurs un espace protégé pour sa biodiversité. La base propose ici un zonage discutable.
Sur le second zoom, la surcharge issue de la BD Topo permet d’observer que le réseau routier est très mal reporté sur la carte des espaces artificialisés réalisée avec la base locale d’occupation du sol. Pourtant, les routes qui imperméabilisent et fragmentent les espaces naturels participent bien à l’artificialisation.
Pour une part trop d’artificialisation, pour une autre pas assez, l’explication tient sans doute à la difficulté de la photo-interprétation : où fermer le polygone « artificialisé » au nord de la commune ? Comment reporter tous les éléments de réseau dans une base de données surfaciques ? Les capacités humaines de photo-interprétation ont manifestement ici raison de la rigueur des définitions.
Par modélisation depuis la BD Topo
Pour dépasser cette limite du référentiel néo-aquitain, nous proposons une modélisation de l’artificialisation depuis la couche « bâti » et la couche « route » de la BD Topo (figure 2). Cette base de données présente le gros avantage de reproduire des objets plus simples (bâti, route) ; elle offre également des formats alternativement surfaciques, linéaires ou ponctuels.
Comme elle ne présente pas de poste « artificialisation », nous obtenons cette information par procédure de dilatation-érosion depuis la couche des bâtiments puis à l’aide d’une zone tampon reprenant la largeur des routes indiquée dans la table attributaire de la couche des routes.
Figure 2. Modélisation de l’artificialisation de la commune du Teich depuis la BD Topo
Même s’il n’est pas systématiquement renseigné pour tous les bâtiments, l’attribut correspondant à la date de construction permet de montrer la progression de l’artificialisation dans le temps et ainsi de répondre à l’injonction de la loi : réduire deux fois la consommation d’espaces constatée entre les décennies 2010-2020 et 2020-2030.
Mais, cette fois, c’est le modèle de production de l’information qui pose problème.
Figure 3. L’artificialisation depuis la BT Topo. Zoom sur deux zones de la commune du Teich avec un pas de dilatation de 100 mètres
Un zoom sur notre carte réalisée à partir de la BT Topo montre une mosaïque d’herbage et de boisement de plusieurs hectares artificialisés dans l’enveloppe de l’agglomération (zone 1, figure 3). Cette discontinuité dans l’espace bâti n’appartenait pas aux surfaces artificialisées sur la carte réalisée avec le référentiel néo-aquitain d’occupation des sols. Sur la figure 3 toujours, la zone boisée 2, plus vaste mais toujours enfermée dans le tissu urbain, n’a pas le même statut. Ce phénomène est relatif au pas retenu pour la modélisation, 100 mètres. Ce rayon de dilatation ramène en diamètre la distance entre constructions à 200 mètres. La limite de 200 mètres constitue le seuil retenu par l’Institut national de la statistique et des études économiques (Insee) au-delà duquel un élément bâti n’appartient plus à l’agglomération.
Figure 4. Zone 2, modélisée avec un pas de dilatation de 200 mètres
La figure 4 montre qu’avec un pas plus élevé, 200 mètres, la zone 2 considérée naturelle par le premier modèle se retrouve artificielle. Ce n’est plus ici la résolution spatiale de la donnée ou sa qualité liée à la procédure d’extraction de l’information des données de télédétection qui rendent discutable l’utilisation de la base, mais la boîte noire de la modélisation. Quel que soit le pas, la méthode ramène les limites de l’artificialisation aux limites du bâti. À l’intérieur de l’enveloppe artificialisée, en revanche, des seuils différents dans le modèle produisent des espaces non bâtis soit naturels soit artificiels.
Dynamique d’artificialisation, quelle base choisir ?
Les deux modélisations possèdent des atouts et présentent des faiblesses. La BD Topo ne donnant pas d’indication sur les constructions après 2015, nous réalisons l’analyse de l’évolution de l’artificialisation sur la commune du Teich depuis les deux sources entre 2000 et 2015.
Figure 5. Évolution de l’artificialisation entre 2000 et 2015 sur la commune du Teich, en fonction de deux modélisations (base locale néo-aquitaine et BD Topo)
Réalisation : Laurent Couderchet.
La mesure de l’artificialisation sur cette période montre les mêmes tendances avec les deux méthodes. Le référentiel néo-aquitain révèle tout de même une accélération du phénomène entre 2010 et 2015 alors que la BD Topo révèlerait plutôt un tassement.
La base néo-aquitaine est globalement plus pessimiste mais elle autorise paradoxalement plus d’artificialisation dans les années à venir puisque l’injonction est à la division par deux de la quantité d’ENAF consommée sur la dernière décade.
Les approximations liées à la mesure n’ont pas seulement des impacts sur les surfaces ; elles agissent aussi sur le rythme de l’artificialisation. L’effet paradoxal identifié, contre-intuitif par rapport aux objectifs de la loi, a déjà été souligné par les associations d’élus locaux : les territoires qui ont été les plus sobres, donc les meilleurs élèves, sont les plus pénalisés par le principe du ZAN. Jean-Marc Offner (2022) considère à ce propos le ZAN comme un « enfer méthodologique pavé de bonnes intentions écologiques ».
Artificialisation nette : faire le lien entre population et artificialisation ?
L’idée d’artificialisation nette suggère principalement la compensation : plus d’artificialisation ici mais une renaturation là-bas. Elle pourrait aussi faire la part entre population et artificialisation : nous proposons un détour dans cette direction.
Autant dans les médias que par les pouvoirs publics, le discours sur l’artificialisation est assez inquiétant. C’est à elle que l’on attribue la perte de surfaces agricoles et l’érosion de la biodiversité. Le porter à connaissance du préfet aux élus locaux qui travaillent leur document d’urbanisme est clair sur le sujet. À l’appui de la loi relative à la solidarité et au renouvellement urbains (SRU) de 2000 et des lois Grenelle (2009 et 2010), l’État pose ainsi les enjeux en début de procédure : « Dans le domaine de l’urbanisme, un certain nombre d’objectifs a été fixé concernant notamment la lutte contre la régression des surfaces agricoles et naturelles, la lutte contre l’étalement urbain. » Mais cette artificialisation progresse-t-elle plus vite que la population comme le suggère la dramatisation de l’enjeu ? Au contraire, l’augmentation de la population est-elle plus rapide que l’artificialisation ? Nous tentons une réponse à ces questions depuis nos deux bases de données en rajoutant les chiffres de population fournis par l’Insee.
Tableau 1. Commune du Teich, population en historique depuis 1968
|
1968 |
1975 |
1982 |
1990 |
1999 |
2008 |
2013 |
2019 |
|
|
Population (habitants) |
1 680 |
2 176 |
2 946 |
3 607 |
4 822 |
6 385 |
7 155 |
8 500 |
|
Densité moyenne (h/km²) |
19,3 |
25,0 |
33,8 |
41,4 |
55,4 |
73,3 |
82,2 |
97,6 |
Source : Insee.
La population de la ville du Teich, qui était inférieure à 2 000 habitants en 1968, est de 8 500 habitants en 2019. C’est évidemment largement cette dynamique démographique qui explique l’artificialisation du territoire. L’Insee donne aussi la densité de population, rapport entre la population, qui augmente, et la surface de la commune, qui elle reste fixe d’une date à l’autre. La pensée à l’origine de la lutte contre l’artificialisation des sols est aussi celle de l’urbain dense ; un indice de densité non pas calculé depuis la surface de la commune mais depuis la surface artificialisée donne une indication de la consommation d’ENAF par les habitants.
Figure 6. Consommation d’espaces par habitant entre 2000 et 2015 dans la commune du Teich selon les deux modélisations de l’artificialisation
Réalisation : Laurent Couderchet.
Le rapport de la population aux surfaces artificialisées montre un tassement significatif de la consommation d’ENAF par habitant depuis l’entrée dans le xxie siècle. L’analyse donne des résultats différents avec les deux méthodes de modélisation de l’artificialisation mais ces résultats vont sans surprise dans le même sens.
Sur la commune du Teich, compte tenu de l’importance surfacique des routes, autoroutes et autres voies ferrées dont les emprises n’augmentent pas nécessairement au même rythme que la population, le taux baisse de manière très significative.
L’explication tient peut-être aux politiques d’urbanisation qui favorisent le renouvellement urbain ; depuis 2000 justement et la loi SRU, elle est certainement liée aux économies d’infrastructures qui sont proportionnelles à la taille de la population : plus il y a d’habitants, moins les infrastructures collectives sont coûteuses en superficie. L’autoroute 660 qui traverse la commune au sud de la ville est en place, au même titre que la voie ferrée ; ce type d’infrastructure compte dans l’espace artificialisé, et il n’est pas nécessaire de les agrandir au rythme de l’augmentation de la population. L’artificialisation relative est donc mécaniquement appelée à diminuer en même temps que progresse la population.
L’explication de la moindre artificialisation est peut-être aussi conjoncturelle, l’implantation ancienne du bâti sur cette commune du Teich étant particulièrement aérée.
Figure 7. Constructions avant 2000 dans un quartier de la ville du Teich
C’est ce que suggère la figure 7 ci-dessus qui montre en rouge sur fond aérien récent les constructions avant 2000. L’urbanisation principalement résidentielle est particulièrement aérée à l’origine, les propriétaires choisissant souvent, avec l’aval des pouvoirs publics, de bâtir leur maison sous les arbres, à bonne distance du voisinage. L’enveloppe artificialisée est ainsi quasiment établie en 2000. Cette implantation très aérée produit très tôt, et quelle que soit la base de données, de très vastes surfaces artificialisées. Les constructions qui viennent par la suite s’installent dans les interstices sans augmenter significativement la superficie artificialisée à l’origine. Le mouvement actuel de division parcellaire vanté par le slogan “Built in my backyard” (BMBY) va dans le même sens.
Cette observation a une incidence considérable sur l’application de l’objectif ZAN à travers le territoire national. Dans le nord-est de la France, l’habitat est traditionnellement compact et groupé. Cela justifie que l’urbain se soit étalé sous la forme d’opérations d’ensembles depuis les années 1960-1970. Autour du bassin d’Arcachon, les implantations de la fin du xxe siècle ont intégré pour partie le principe de l’habitat dispersé. Les constructions plus récentes sont alors venues combler des interstices sans qu’il n’y ait véritablement étalement/artificialisation.
L’implantation du bâti en France obéit ainsi à de grands modèles régionaux dont la confrontation à l’objectif ZAN pose question.
Figure 8. Inégalité des modèles d’aménagements face à l’objectif ZAN
Réalisation : Laurent Couderchet.
Au prisme de l’artificialisation telle qu’elle est traduite dans l’objectif ZAN, le premier modèle (figure 8) est le plus vertueux alors que sur le registre environnemental, c’est le second qui réunit le plus d’atouts : optimisation de la consommation d’espaces, rationalité des implantations, des voiries et réseaux divers. Comment régler cette dissymétrie dans l’application républicaine de la loi ? Nos modèles et base de données ne fournissent pas de réponse, tout juste suggèrent-ils peut-être une application contextualisée de la loi.
Conclusion
Comparant différents millésimes de CLC, le service de la statistique du ministère de l’Environnement estimait il y a quelques années la consommation d’espaces par l’urbain à l’équivalent de la superficie d’un département tous les 10 ans (Pageaud & Carré, 2009). Les chiffres devaient marquer les esprits mais n’étaient sans doute pas très justes ; ils changent d’ailleurs d’un auteur à l’autre. « L’assertion du “un département disparaît tous les 7 ans”, psalmodiée sans précaution d’actualisation par ministres, journalistes et autres spécialistes, s’avère fausse », déclare Jean-Marc Offner (2022). La base CLC, avec sa résolution spatiale de 25 hectares, est peu adaptée à la reconnaissance des espaces artificialisés, principalement dans les régions les moins urbanisées. Le travail à l’échelon national n’y change rien, l’artificialisation se traduisant très souvent dans l’espace par des structures en archipels ou en constellations. « La représentation des constellations est le plus complexe des problèmes de généralisation en cartographie », signalait en 1967 Jacques Bertin dans son célèbre ouvrage Sémiologie graphique. Ce problème théorique a des répercussions pratiques importantes : des travaux sur le département de Gironde ont montré 30 % de « tissus urbains discontinus » en moins avec la base néo-aquitaine (millésime 2020) qu’avec la base CLC (millésime 2018). Si, comme l’espace urbanisé, l’espace artificialisé est un objet complexe, son appréhension et sa définition changent selon les modèles cartographiques qui permettent d’en donner une traduction spatiale. L’IGN et le Centre d’études et d’expertise sur les risques, l’environnement, la mobilité et l’aménagement (Cerema) préparent une base d’occupation du sol à grande échelle qui devrait être livrée en 20241. Il est probable que la quantité d’espaces artificialisés mesurée avec CLC par le service de la statistique du ministère de l’Environnement doive être revue à la baisse lorsque la base de calcul nationale aura gagné en résolution spatiale.
Cette nouvelle base nationale d’occupation du sol à grande échelle devrait marquer une rupture dans l’appréciation de l’artificialisation avec les modèles déployés depuis les années 1980-1990 et la nomenclature CLC, tant il est vrai que ces deux modèles traduisent des différences conceptuelles fondamentales. La nouvelle nomenclature n’isole plus une catégorie « territoire artificialisé » mais invite à la reconstituer à partir de postes variés. À la différence de la précédente, elle distingue les occupations des sols des usages des sols (Comber, 2008). L’optimisation des procédures de production ouvre la voie aux modélisations du type de celle que nous proposons avec la BD Topo mais aussi à la segmentation automatique d’images (Cerema & CNIG, 2014 ; Lombard & Hébrard, 2019). Le changement de méthode se traduit immanquablement par un changement conceptuel. L’objet spatial résultant des procédures de reconnaissance étant de forme différente, inscrit dans des structures différentes, la définition des postes de nomenclature est modifiée. Cette nouvelle base devrait donner une nouvelle réponse à la question « Qu’est-ce qu’artificialiser veut dire ? ».